Küresel grafitli dökme demir malzemelerin tahribatsız ultrasonik muayene yöntemi ile küresellik özelliğinin incelenmesi

Küresel grafitli dökme demirler (KGDD), son yıllarda dökme demirler ailesinin en çok kullanılan üyelerinden biri olmuştur. KGDD'ler gri ve beyaz dökme demirler gibi geleneksel dökme demirlerin, istenilen özellikleri karşılayamadığı durumlarda devreye girmiş ve ihtiyacı karşılamıştır. Yıllık üretim miktarı artarken yanında başka ihtiyaçlar da ortaya çıkmıştır. Bunlardan biri küresel grafitli dökme demirlerin üretim kalitesinin belirlenmesidir. Küresel grafitli dökme demirlerin üretim kalitesindeki parametrelerden biri de aynı zamanda bu çalışmanın da konusu olan küresellik oranıdır. KGDD'lerin üretiminde önemli bir özellik olan küresellik değerlerinin yüksek oranlarda olması ürünün kabul edilmesi için en önemli kriterdir. Dökümhanelerde KGDD'lerin mikroyapıları mikroskopla incelenerek, küresellik oranları yüzdesel olarak belirlenir. Belli bir değerin altında kalan numuneler reddedilir. Bu çalışmada bu kalite kontrol yöntemine alternatif olarak, tahribatsız ultrasonik muayene yöntemiyle KGDD küreselliklerinin karakterizasyonu amaçlanmıştır. Küresellik oranlarının belirlenmesinde malzemelerin metalürjik özelliklerinden biri olan ses hızı değerlerinden yararlanılmıştır. Ses hızları farklı malzemelerde farklı değerlere sahiptir. Bu hız ultrasonik ses dalgalarının malzeme içerisinde ilerlediği hızdır ve malzeme iç yapısına bağlıdır. Ultrasonik muayene yöntemlerinden biri olan darbe-yankı metodu bu çalışmada ses hızlarının tespitinde kullanıldı. Küresel grafitli dökme demir numuneleri hali hazırda üretimi yapılan dökme demirlerden elde edildi. Bu nedenle farklı kalınlıklara sahip numuneler üzerinden ölçüm alındı. Kısaca, 1018 karbon çeliğinden imal edilmiş kalibrasyon bloğunda kalibre edilmiş ultrasonik ölçüm cihazıyla KGDD numunelerinin kalınlık ölçümü yapılmıştır. Ultrasonik cihazla ölçülen kalınlık değerleri numunelerin gerçek kalınlıklarından farklı çıkmıştır. Kalibrasyon bloğunun ses hızı, ölçülen kalınlık ve gerçek kalınlık değerleri kullanılarak, dökme demir numunelerinin ses hızları hesaplandı. Ölçülen değer ve gerçek kalınlık değeri arasındaki fark ne kadar büyükse küresellik oranları da o yönde düşüş gösterdi. Ölçülen ses hızlarıyla, numunelerin bilgisayar destekli görüntü işleme yazılımlarıyla belirlenen küresellik oranları karşılaştırılmıştır. Ek olarak küresel grafitli olmayan bir dökme demir numunesinden de ses hızı ölçümü alındı. 1018 karbon çeliği kalibrasyon bloğunun, KGDD numunelerinin ve küresel olmayan dökme demirin ses hızları da karşılaştırıldı. Bu karşılaştırmalarda numunelerin ses hızlarıyla küresellik oranları arasındaki ilişki değerlendirilmiş olup uç noktadaki küresellik oranları arasında (yüksek ve çok düşük yüzdeye sahip olanlar) ses hızı farklılıkları görüldü. Çalışmanın sonucunda yüksek ses hızına sahip numunelerin yüksek küresellik oranlarına sahip olduğu sonucuna varıldı. Ek olarak numunelerin mikroyapılarını yakından incelemek için taramalı elektron mikroskopu (SEM) kullanıldı ve numune yüzeyindeki elementlerin yüzdece ağırlıklarını bulmak için enerji dağılım spektroskopisi (EDS) yöntemi kullanıldı. Anahtar kelimeler: Küresel grafitli dökme demir, ultrasonik muayene, ses hızı, darbe-yankı yöntemi, küresellik.